Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

Г л а в а VI

УТЯЖЕЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

Для утяжеления растворов применяют тонкомолотые тяжелые минералы: гематит, магнетит, барит, концентрат колошниковой пыли, плотность которых находится в пределах 4,2—5,2 г/см3. Утяжелители должны обладать большой плотностью, не содержать химических веществ, ухудшающих параметры раствора, не оказы­ вать абразивного и коррозионного действия на бурильный инстру­ мент. Тонкость помола утяжелителя выбирается с учетом его свойств: чем тверже утяжелитель и выше его абразивное действие, тем тоньше помол.

Баритовый утяжелитель является лучшим утяжеляющим мате­ риалом. Расход его на 30—50% меньше равноценного по качеству железистого утяжелителя. Отсюда меньше грузоперевозок, меньше затрат на химическую обработку раствора и т. и.

В настоящее время проводятся широкие промышленные испытания утяжелителя, изготовленного из керченского агломерата, который по своим качествам равноценен или несколько лучше утяжелителя из колошниковой пылй.

При введении утяжелителя повышается вязкость глинистого рас­ твора. После добавки воды снижаются вязкость, плотность раствора и увеличивается водоотдача. Кроме того, вязкость раствора может увеличиться также за счет внесения в него большого количества пузырьков воздуха вместе с частицами утяжелителя. Для предотвра­ щения этих отрицательных явлений рекомендуется заранее смачивать утяжелитель водой или реагентом, и перед добавлением утяжелителя обрабатывать раствор реагентами, понижающими водоотдачу.

При бурении с применением утяжелителей затрачиваются боль­ шие физические усилия буровой бригады, резко снижается механиче­ ская скорость проходки, ухудшается качество цементирования сква­ жин. Кроме того, стоимость утяжелителей высокая, а расходы по их доставке значительные. Поэтому целесообразно использовать повторно утяжеленные растворы и реагенты.

87

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ УТЯЖЕЛЕНИЯ I Мз ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА

стого раствора с целью увеличения его плотности от у г = 1,25 г/см3

до у 2 = 1,45 г/см3.

_ Уз (Уа —Уд) О —”)

1уг Уз—У2 (1 — ч + ауз)

Подставляя данные, получаем

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ ПРОВОДКИ СКВАЖИНЫ ЗАДАННОЙ КОНСТРУКЦИИ

Задача 48. Определить потребное количество утяжелителя (желе­ зистого концентрата) плотностью 4,3 г/см3, влажностью 10% для проводки скважины следующей конструкции:

Плотность исходного глинистого раствора (до утяжеления) равна 1,2 г/см3. Плановая скорость бурения 500 м/ст.-мес. Скважину пред­ полагается бурить с использованием следующего глинистого рас­ твора (табл. 9). Утяжеление глинистого раствора начато с глубины

500 м.

Т а б л и ц а 9

88

Решение. Количество утяжелителя, необходимое для проводки всей скважины, определяют по формуле

где FHCX— исходный объем глинистого раствора в скважине до утя желения, соответствующий забою скважины, с которого начато утя­ желение, в м3.

Здесь FCKB— объем скважины до утяжеления раствора в м3. В нашем примере

FCKB= 0,0725 • 300 + 0,0683 (500 - 300) = 35,4 м3.

Здесь 0,0725 м3 — объем 1 м кондуктора по внутреннему диаметру (СУСН, табл. 15); 0,0683 м3 — объем 1 м скважины в зависимости от диаметра долота (СУСН, табл. 14). Уж — объем желобной системы ( 4 —7 м3); F4 — объем приемных чанов у буровых насосов (10—40 м3).

Принимая Vx = 5 м3; F4 = 35 м3, получаем

FHCX= 35,4 + 5 + 35 = 75,4 м3.

/?!, п2, . . ., пп — нормы расхода утяжелителя в т на 1 м проходки в зависимости от скорости бурения и диаметра скважины. Согласно данным табл. 6 СУСН, п 1 = 0,26; п2 = 0,22; а — коэффициент повышения плотности глинистого раствора по сравнению с исходной. Значение коэффициента а приведено в табл. 9; 1г, 12, . . ., 1п — интер­ валы скважины, соответствующие данным нормам расхода утяжели­ теля в м. Подставляя данные в формулу, определяем потребное количество утяжелителя для проводки скважины

Q = 0,2 • 75,4 • 1,5 + 0,26 • 1,5 • 100 + 0,26 • 2,5 ■400 +

+ 0,26-4,0-500+ 0,22-5,0-500 = 1391 т.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО

IIДОПОЛНИТЕЛЬНОГО УТЯЖЕЛЕНИЯ ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА

СУЧЕТОМ ПОТЕРЬ ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА

утяжеления, а также общий расход его, если исходное (до утяжеле­ ния) количество глинистого раствора на буровой составляет FHCX=

При каждой очистке желобов теряется 3 м3 глинистого раствора. При проходке интервала 1500—1800 м проводятся дополнительные утяжеления через каждые 30 м проходки. Влажность утяжелителя

п = 10%.

89

Решение. Определим количество утяжелителя, потребное для первоначального утяжеления 1 м3 глинистого раствора, по формуле

Подставляя исходные данные в формулу, получаем

Количество утяжелителя для утяжеления исходного объема раствора {Кисх — 100 м3) равно

(?ут = ^ исх9ут = 100 • 0,460 = 46 т.

Подсчитаем число дополнительных обработок глинистого раствора утяжелителем

и = 1 8 0 0 - 1 5 00

о0

Количество утяжелителя, потребное на одну дополнительную обработку 1 м3 раствора, составляет 0,460 т. Тогда количество утя­ желителя на дополнительную обработку через каждые 30 м проходки ■составит

Q’yT= 0,460 (0,0688 • 30 + 3) = 2,32 т.

Здесь 0,0683 — объем 1 м скважины (СУСН, табл. 14); 3 — потеря глинистого раствора при чистке желобов.

Подсчитываем расход утяжелителя на 10 дополнительных обра­ боток раствора

Q’yr = nQ'yT= 10 • 2,32 = 23,2 т.

Общий расход утяжелителя, потребный для проходки всей сква­ жины, составляет

()”' = QyT+ Q';r = 46 + 23,2 = 69,2 т.

■ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ, УТЯЖЕЛИТЕЛЯ И ВОДЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УТЯЖЕЛЕННОГО ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА ЗАДАННОЙ ПЛОТНОСТИ

Задача 50. Определить, сколько потребуется бентонитовой глины угл = 2,6 г/см3, утяжелителя уут = 4,3 г/см3 и воды, чтобы получить

^= - ^ = ^ ^ = 0,156 м3/м3.

угл *>0

90